Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сборник лекций по общей теории относительности(С. Н. Вергелес)

.pdf
Скачиваний:
51
Добавлен:
27.03.2016
Размер:
552.22 Кб
Скачать

gij

eai , i, a =

1, . . . , n

 

 

eai gij ebj = ηab,

η

±1

ηab = diag(1, −1, . . . , −1),

ηab = diag(1, 1, . . . , 1).

eia

ea = eia ∂xi

ea · eb = ηab.

n

 

X

X, Y, Z T01X

X(Y · Z) ≡ Xi ∂xi (Y · Z) = ( X Y ) · Z + Y · ( X Z).

 

X

U

gAB;i ≡ gAB,i − ωAiC gCB − ωBiC gAC = 0.

Xi gAB,iY AZB + gAB Y,iAZB + Y AZ,iB =

= gABXi Y,iA + ωCiA Y C ZB + Y A Z,iB + ωCiB ZC .

X

gAB,i − ωAiC gCB − ωBiC gAC Y AZB = 0.

YZ

xµ = (x0, xi), i = 1, . . . , (n − 1))

gµν ;λ = gµν ,λ ρµλgρν ρνλgµρ = 0.

ηab,i = 0

ωab + ωba = 0, ωab = ηacωbc, ωab = ωcaηcb.

eaµ

 

eµ

 

a

eaµeµb = δab ←→ eaµeνa = δνµ, gµν = ηabeµa eνb ←→ gµν eaµebν = ηab.

 

ωa = eµa d xµ, d s2 = ηabωaωb.

 

µea = ωb eb → ∂µeaλ + τλµeaτ = ωb ebλ

eµeb

= δb

a µ

a

µeλa − ωb eλb + λτµeτa = 0 ←→ ∂µeaν + ωa ebν λνµeaλ = 0.

 

 

 

 

 

 

ωa = eµa d xµ

 

 

 

 

 

 

xµ

(xµ + d xµ)

 

 

 

 

 

 

X1, . . . , Xn

Ω = X[11 X22 . . . Xrn]

n

{Xsa}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω = ω0 ω1 . . . ωn−1

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

ωa= Λaaωa det Λaa= ±1

 

 

 

 

 

 

n

 

Ω = eµ01 eµ12 . . . eµnn−1 d xµ1 d xµ2 . . . d xµn =

 

 

 

= (det eµa ) d x0 . . . d xn−1.

 

 

 

 

 

 

g = det g|µν

µ|

 

p

|

|

 

det ea

=

 

g

 

 

xµ

p p

d V = |g| d x0 d x1 . . . d xn−1 ≡ |g| d(n) x

U

{eA} xµ

 

 

 

 

 

xµ(s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

l

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

X(s)

 

 

 

 

 

 

s

X

X

 

 

 

 

 

l

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d xµ

 

( µX)

A

d xµ

 

µXA

A

B

= 0.

 

X| l = d s

 

= d s

+ ωX

 

d XA = −ωA (x(s)) d xµ(s)XB = −ωA XB .

Bµ B l

 

l

X(0)

l

X(s)

 

 

X(0)

s = 0

 

s

 

XA(0)

s

 

d xµ(s)/ds = x˙ µ(s)

 

xµ(s)

l

ls0

s

s0

s

ls

 

 

 

 

X(s)X(s) = 0,

 

 

X(s)

 

 

 

l

s

 

 

 

 

 

α 6= 0 β

s

 

 

 

s = αs+ β

l

s

 

 

 

 

 

s −→ s

X(s)

 

s(s)

 

X(s) −→ X(s

) = ds/ds

 

 

 

 

XA −→ dxµ/ds

 

 

 

 

d2xµ(s)

+ νλµ

(x(s))

dxν (s)

 

dxλ(s)

= 0.

 

ds

ds

 

ds2

 

 

 

 

xµ(s0)

µ(s0) ≡ (d xµ/ d s) (s0)

l

xµ(s), 0 ≤ s ≤ 1, xµ(0) = xµ(1).

 

 

xµ(0)

 

X = XAeA

 

 

 

xµ(0)

xµ(1)

 

X

xµ(1) = xµ(0)

X = X− X

xµ(0)

X X

 

X = XAeA

 

 

 

 

 

XA = Il d XA(s) = − Il ωBA(s)XB(s),

 

 

 

ωBA(s) = ωA (x(s)) d xµ(s).

 

 

XB (s)

 

 

 

 

X

xµ(0)

xµ(s)

l

 

 

 

 

xµ(0) = 0

 

 

xµ = 0

 

 

τ = (τ0, . . . , τn−1)

 

 

0)2 + . . . + (τn−1)2 = ε2.

 

 

 

 

s

 

 

 

τ

 

 

 

 

xτµ (s) = τµs, 0 ≤ s ≤ 1.

 

 

ε

 

xµ = 0

 

 

xµ = 0

 

 

 

xτµ (s)

s

{eA}

xµ = 0

{A}τ ,s

ε

{e¯A}

A|xµ=0 = 0.

xµ = 0

 

{e¯A}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xµ = 0

 

 

 

 

ω¯BA

 

 

 

 

 

 

 

C1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|ω¯A (x)| < C1 ε

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

(x0)2 +

. . . (xn−1)2

 

 

 

C2ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| XA| < Cε2 ||X||0.

 

 

 

 

C

 

0

| + . . . +

 

n−1

|

 

||X||0

 

 

 

X

xµ = 0

 

 

 

||X||0 = |X(0)

|X(0)

 

XA

 

 

 

 

 

xµ = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{e¯A}τ ,s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xµ(0) = 0

 

 

¯

 

 

 

µ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A {A}

 

 

 

 

 

xτ

(s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

¯

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X (0)

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O(ε2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XA = − Il ωBA(s)X¯ B (s).

 

 

 

 

¯ B

(s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

l

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X¯

 

X¯ B(s) − XB(s)

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xτµ

 

 

 

 

 

xµ(s)

xµ = 0

¯ B

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

s

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

2

 

ε3

 

¯

 

 

 

 

 

X

µ

 

X

 

(s)

ε

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

(s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x (0)

 

 

 

 

 

 

X = 0

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯ A

 

A ¯ B

+ ζ

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d X

= −ωB X

 

 

 

 

 

ζA

ε ε

xµ(0)

 

σ

l : ∂σ = l

I Z Z

A ¯ B A ¯ B A · ¯ B A ¯ B

ωB X = d(ωB X ) = (d ωB X ωB d X ).

∂σ σ σ

ζA

XA = −1 Z RA XB .

2 σ B

XB

Xxµ(0)

RBA = 2 (dωBA + ωCA ωBC)

{eA}

 

 

 

 

eA= φAAeA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RA

= φA

φBRA.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

A

B

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XA

XB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RA

XB

 

 

XA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

(1, 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(∂/∂xµ)

 

 

 

 

 

ωA d xλ νλµ d xλ,

 

 

 

 

 

RBA → Rνµ = 2 d

νρµ d xρ

+ σλµ d xλ νρσ

d xρ

 

= Rνµ λρ d xλ d xρ,

 

ν λρ

= ∂λ

 

νλ

 

 

 

 

σ .

Rµ

 

µ

 

ρ µ

+ µ σ

 

µ

 

 

 

 

νρ

 

 

σλ νρ

 

σρ νλ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W = {wµ}

{xµ}

V = {vµ}

(εV, εW, −εV, −εW ), ε → 0

Xµ

l

 

 

O(ε2)

 

 

Xµ = −12ε2 (Rνµ λρv[λwρ])Xν.

σ

l

xµ(s, t) = ε(s vµ + t wµ), 0 ≤ s, t ≤ 1

σ

d xµ = ε (vµ d s + wµ d t),

d xλ d xρ = ε2(vλwρ − vρwλ) d s d t = ε2v[λwρ] d s d t.

xµ(s)

xµ(0) = xµ(1)

I d xµ

l d s d s = 0.

d xµ

s(s + d s)

ε

 

 

xµ = 0

 

 

µ

{eA(x)}

x

µ

 

 

 

 

e

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{ A( B)}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0

{e˜A(x)}

 

 

 

˜

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A(x) = ξ(A)(x) eB (0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|xµ| O(ε)

d xµ = −xµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

˜B

( B) µ

B

B

µ

|

 

µ

2

 

 

 

 

 

 

ξ

(A)

A

µ 2

x

|

 

 

 

 

 

 

 

x = δ + ω

 

x + O

.

 

 

 

A(x) eA(0) = ωx eB (0) + O (|x | ) xµ = 0

 

 

ε → 0 xµ

 

 

d e˜A = ωB d xµ eB (0) + δe˜A.

 

 

 

 

 

 

δe˜A

 

 

 

 

 

 

 

 

xµ = 0

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

θ(X) = X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ = eA ωA.

θ(X) = eA ωA(X) = eAXA = X.

l

εµ

xµ = 0

 

 

Hl A ωA

 

x = 0

σ

 

 

∂σ = l

 

I∂σ A ωA = Zσ d(˜eAωA) = Zσ(d e˜A ωA + e˜A d ωA).

 

 

 

 

 

δe˜A

 

 

 

 

 

O(ε2)

 

Il AωA

= Zσ(d ωA + ωBA ωB)eA =

1

Zσ T AeA.

 

 

 

2

 

 

T A = 2 d ωA + ωBA ωB

 

 

 

T A

 

ωλ = dxλ ωνµ = νλµ dxλ

T µ = 2 νλµ dxλ

ν

 

dx

 

 

 

 

 

Tνλµ = µλν µνλ.

µλν = µνλ.

d s2 = gµν d xµ d xν = gAB ωAωB,

d ωA + ωBA ωB = 12TBCA ωB ωC ,

d ωBA + ωCA ωBC = 12RBA CDωC ωD.

gAB ηab

d ◦ d = 0

d ωa d ωba

R[AB CD] = T[ABC; D] + TFA[BTCDF ],

RBA [CD; F ) = −RBA E[F TCDE ].

ζABC

ζ[ABC]

ζ[ABC] = ζABC + ζBCA + ζCAB, A = eµA µ,

ζABC

ζ[ABC]

Rµ[ν λρ] = 0, Rµν [λρ; σ] = 0, Rµν λρ = gµσRσ

.

ν λρ

 

Rab cd = ηaeRbe cd

10.

Rab cd = Rab dc

Rab cd = Rba cd

ωc ωd = −ωd ωc

20.

Rab cd = Rcd ab.

(i) = Rab cd + Rac db + Rad bc = 0.